Логический элемент И-НЕ ИШЛ Советский патент 1986 года по МПК H03K19/91 

li;KifiiPreHiie относится к импульсHoii гекнпке, а именно к интсграпьиьш схем:)м па элементах и;яжекционной Шотткп логики (I-DiUI). Цель изобретения - увеличение быстродействия и уменьшение площао,Ир занимаемой элементом на кристалле. На фиг.1 показана принплпиальнак схемалогкческогь элемента И11Шр на фиг, 2 - возможный эскиз топологии логического элемента ИПШ в соответствии с п,2 формулы изобретелия; на фиг. 3 - сечение А-А на фиг,, 2; на фиг. 4 - сечение на фиг, 2,. Логический элемент И-НЕ ШШ содер жит перпьп транзистор 1 первого типа проподимост), второй и дополнительные транзисторы 2,1-2„Н второго типа проводимости, резисторы 3.1-3.N-I, диоды Шоттки 4,.Ы и дополнитель1 ые входы 5 И -5 , N, ВЫХОДЕ, 6,1 -6 , N н источник 7 тока. База транзистора 1 соединена с эмиттером транзистора 2,1, с входной шиной 5,1, с резистором 3.1„ Коллектор транзистора Г соединен с базами транзисторов 2«l-2.Nj с первглми выводами диодов Шоттки 4,i-4,Ns вторые вьшодь) которых соединены соответственно с выходными тина№1 6oi-6,N,, Эмиттер транзистора 2.К ( N) сое динен с эмиттером транзистора 2, через резистор 3,, с эмиттером транзистора 2, через резистор З.К с входной шиной 5,Kj эмиттер транзис тора 2,N соединен с входом 5.,N,, с первым выводом источника 7 тока,второй вывод которого соединен с шиной 8 питанияр эмиттер транзистора I сое , с коллекторами тра 5зисгоров 2,1-2N и с общей шиной. Кроме тогОд при игготовлении логи ческого элемента в интегральном виде соответственно базовые и эмиттерные области транзисторов 2,1-2Ы к соот- ветственно .области коллектора и базы транзистора 1, а также коллекторные области транзисторов 2,,N могут быть вьпюлнены в единык областей полупроводника (фиг.2-4) При этом штощадь логического элемента на крис талле будет минимальна. Логический элемент И-НЕ работает апедуюпц1м -образом. При низком потенциале на одном из входов 5. ток 1 источника 7 то ка вытекает во 11неп1шмо цепь. Транзис тор 1, трлизисторы 2,,-2.N эакрьгш-. ()J На рыходах b.l-f.N иодлГипаРл г;я пысокиг) потенциал, опреде.чяего.ц д)У1ими последовательно RключetIH.(MlI -элементами , При высоких потеиииалах на всех входах 5.-3,N логического элемента ток 1д затекает в базу транзистора I, он открывается, на всех выходах поддерживается низкий потен |иал. Так1тм образом, предложенный элемент выполняет функции погическото элемента И-НЕ с разветвлением по выходу с помощью диодов Шоттки. Транзисторы 2.1-2,N уменьшают степень насьт;ёния транзистора 1 и, тем самгз М, увеличивают его быстродействие, В предложенном логическом элементе за счет протекания тока через резистор 3..N коллекторный переход транзистора находится под меньшим прямым смещением, следовательно его степень насьщения меньше, а быстродействие Bbmte (весь ток источника тока 1о затекает в эмиттеры транзисторов 2,,1-2.N, так как их переходы база-эмиттер находятся под большим прямым смещением), При падении напряжения на резисторах ли (50-100) мВ (1 50 - 200 мкА; R 0,5-1,0 кОм) ток перехода база-эмиттер транзистора 2.N А и будет в е --- 7-50 раз больше,чем ток перехода база-эмиттер транзистора 1, поэтому последний будет нахо диться э слабонасыиенном состоянии () или в активной области, близкой к насьпдению. этом быстродействие предлагаемого элемента будет вьше. Использование предлагаемого логического элемента в составе базового кристалла (БК) позволит сократить количество неиспользуемых элементов на БК из-за невозможности проведения необходимых шин металлизации. Логический элемент представляет следующие возможности при трассировке (фиг.2); подключаться к входу логического элемента в любом месте трассировочногоканала; подключаться к выходу логического элемента в любом месте трассировочного канала, подключаться одновременно к входу и выходу логического элемента; подключать источник тока к любому входу логического элемента. Степень насы 1

щеиия транэисторл 1 при подключении

N

к входам 5.M..,5.N () изменяется незначительно.

Все эти возможности позволяют избежать значительного количества взаимопересечений шин металлизации и тем самым увеличиГь коэффициент используемых элементов на базовом кристалле, особенно с однослойной металлизацией .

Например, БК, построенный на предлагаемых элементах, позволяет реализовать различные триггерные устройства на расположе-нньгх рядом ячейках без взаимопересечения, что увеличивает коэффициент используемых, элементов на базовом кристалле на 10 - 35%.

Кроме того, использование предлагаемого логического элемента в составе БК позволяет увеличить количество размещенных на нем элементов за счет сокращения площади БК, отведенной для размещения подныров дпя исключения пересечения шин металлизации, либо уменьшить площадь БК при том же количестве элементов на 10-25%.

(Формула изобретения

1. Логический элемент И-НЕ ИПШ, содержащий первый и второй транзисторы соответственно первого и второго типов проводимости, причем эмиттер первого транзистора соединен с общей

2/204

mutiort, база - с эмиттером второго транзистора и входом, а коллектор подключен к базе второго транзистора и через гоотнетствующие диоды Шоттки 5 к вькодам элемента, коллектор второго транзистора соединен с общей тиной, первый вывод источника тока подключен к шине питания, о т л и ч а ющ и и с я тем, что, с целью увеличеО ния быстродействия, в него введены

резисторы и Дополнительные транзисторь второго типа проводимости, коллекторы которых соединены с общей шиной, базы - с коллектором первого 5 транзистора, а эмиттеры подключень к дополнительным входам и последовательно соединены между собой через соответствующие резисторы, при этом , эмиттер первого дополнительного тран20 зистора соединен с вторым выводом источника тока, а эмиттер последнего дополнительного транзистора через cdответствующий резистор подключен к эмиттеру второго транзистора, 5 2, Логический элемент И-НЕ ИПШ по п,1, отличающийся тем,что, с целью уменьшения площади при вьтолиении его на кристалле, соответствеино базовые и эмиттерные области вто-

0 рого и дополнительных транзисторов и соответственно области коллектора и базы первого транзистора, а также коллекторные области второго -и дополнительных транзисторов вьтолнены в

ir виде единых областей полупроводника.

Изобретение относится к импульс;н6й технике, в частности к интеграль ным схемам на элементах шщсекционной Шоттки логики (НИШ). Цепь изобретения - повьпиение быстродействия и уменьшение площади, занимаемой элементом на кристалле. Для достижения цели в логический элемент (ЛЭ) введены резисторы 3.1-3.N-1 и дополнительные транзисторы 2;2-2-N второго типа проводимости. ЛЭ также содержит транзистор 1 первого типа проводимости, второй транзистор 2.1 второго типа проводимости, диоды Шоттки 4.1 4.N, дополнительй 1е входы 5,1-5.N, выходы 6.1-6.N, источник 7 тока.Пред.ложенный ЛЭ вьтолняет функции ЛЭ И-НЕ с разветвлением по выходу с помощью а диодов Шоттки. Транзисторы 2.1-2.N (Л уменьшают степень насьпцения транзистора 1 и тем самым повьшают его быстС родействие. В описании приводятся эскиз топологии ЛЭ И-НЕ ИШЛ в соответствии с п. 2 формулы изобретения и его 5 поперечное сечение 1 з.п.ф-лы,4 йл.

lZ7/77/7Z7/y//777/7/A - t

)Т fi:;

IJ И./

7 7/2Z7ZZ22ZZ Z.

р

п ./штаксия

ФигЛ